TWI735343B

TWI735343B - 收集來自單晶生長系統之粉塵的方法以及其集塵系統

Info

Publication number: TWI735343B
Application number: TW109133634A
Authority: TW
Inventors: 中西正美; 蘇玉聖; 李依晴
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-08-01
Also published as: TW202211973A

Abstract

一種單晶生長系統的集塵系統包括一空氣壓縮機、一粉塵收集裝置、一第一隋性氣源、一旋轉泵及一滌塵器。空氣壓縮機連通於一單晶生長系統的一輸出管，其中所述輸出管用以排放來自所述單晶生長系統的未安定粉塵，所述空氣壓縮機用以安定該些粉塵形成氧化粉塵；粉塵收集裝置連通於所述輸出管以收集該些氧化粉塵；第一隋性氣源連通於所述輸出管以吹入第一惰性氣體進入所述輸出管，以推送該些氧化粉塵朝向所述粉塵收集裝置；旋轉泵連通於所述粉塵收集裝置；滌塵器連通於所述旋轉泵，其中所述旋轉泵運送殘餘的該些氧化粉塵至所述滌塵器。本發明還提供一種收集粉塵的方法。

Description

收集來自單晶生長系統之粉塵的方法以及其集塵系統

本發明涉及一種收集來自單晶生長系統之粉塵的方法以及其集塵系統，特別是涉及一種收集來自單晶生長系統之粉塵或微粒的方法，以及其集塵系統。

渦旋集塵裝置(cyclone dust collecting device)是一種利用離心力以收集在空氣中粉塵或微粒的裝置，相關專利如日本專利公開號 JP2010-036054。雖然，渦旋集塵裝置可以減少所需要的濾材或濾網的數量，然而用以傳輸氣體的管路仍可能沉積粉塵或微粒於管路的內表面。為著移除這些沉積的粉塵或微粒，通常需要耗費相當的人力。此外，移除粉塵或微粒的過程還可能發生潛在的危險。

故，如何通過結構設計的改良，來提升集塵系統效果，來克服上述的缺陷，已成為該項技術領域所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，能節省人力，自動地移除粉塵或微粒以避免發生潛在的危險。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案在於提供一種收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，其包括至少下列步驟：提供乾燥空氣及氧氣進入一連通於單晶生長系統的輸出管，所述氧氣與未安定粉塵反應以形成氧化粉塵，以安定位於所述輸出管內的該些粉塵，其中所述輸出管用以排出來自所述單晶生長系統之未安定粉塵；吹入第一惰性氣體進入所述輸出管，以推送該些氧化粉塵朝向一粉塵收集裝置；藉由所述粉塵收集裝置，收集該些氧化粉塵；以及提供一旋轉泵以向後運送殘餘的該些氧化粉塵。

依據本發明其中一可行的實施例，進一步提供一空氣壓縮機、一第一閥門及一第二閥門，所述空氣壓縮機具有一水氣分離器，所述水氣分離器連通於所述輸出管以提供乾淨的乾燥空氣進入所述輸出管；所述第一閥門連接於所述單晶生長系統以及所述輸出管之間；所述第二閥門連通於所述空氣壓縮機與所述輸出管之間。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案在於提供一種單晶生長系統的集塵系統，能節省人力，自動地移除粉塵或微粒以避免發生潛在的危險。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案在於提供一種單晶生長系統的集塵系統，其包括一空氣壓縮機、一粉塵收集裝置、一第一隋性氣源、一旋轉泵、及一滌塵器。所述空氣壓縮機連通於一單晶生長系統的一輸出管，其中所述輸出管用以排放來自所述單晶生長系統的未安定粉塵，所述空氣壓縮機用以安定該些粉塵形成氧化粉塵。所述粉塵收集裝置連通於所述輸出管以收集該些氧化粉塵。所述第一隋性氣源連通於所述輸出管以吹入第一惰性氣體進入所述輸出管，以推送該些氧化粉塵朝向所述粉塵收集裝置。所述旋轉泵連通於所述粉塵收集裝置。所述滌塵器連通於所述旋轉泵，其中所述旋轉泵運送殘餘的該些氧化粉塵至所述滌塵器。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一第一閥門、及一第二閥門，其中所述空氣壓縮機提供乾淨的乾燥空氣進入所述輸出管，所述第一閥門連接於所述單晶生長系統與所述輸出管之間，所述第二閥門連接於所述空氣壓縮機與所述輸出管之間。

依據本發明其中一可行的實施例，其中所述第一惰性氣體為氮氣，一第一氣流閥連接於所述輸出管以控制所述第一惰性氣體的氣流。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一排放管、一管線閥、及一節流閥，所述排放管連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述管線閥連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述節流閥連接於所述管線閥與所述粉塵收集裝置之間。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一第二隋性氣源，其中所述粉塵收集裝置為一渦旋過濾器，所述渦旋過濾器具有一收集區係連通於一滌塵器；所述第二隋性氣源連接於所述渦旋過濾器的所述收集區，並提供第二隋性氣體以推送該些收集的氧化粉塵至所述滌塵器。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一第二氣流閥、以及一第二停止閥，所述第二氣流閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區以控制該第二隋性氣體的氣流，所述第二停止閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區與所述滌塵器之間。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一第三隋性氣源，以將第三隋性氣體吹向所述旋轉泵，以清潔所述旋轉泵的轉子。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一第三停止閥以及一第三氣流閥，所述第三停止閥連接於所述渦旋過濾器與所述旋轉泵之間，所述第三氣流閥連接於所述第三停止閥與所述旋轉泵之間以控制所述第三隋性氣體的氣流。

依據本發明其中一可行的實施例，還包括一空氣源以及一空氣控制閥，所述空氣源提供一空氣至連接於所述滌塵器的管路，所述空氣控制閥連接於所述旋轉泵與所述滌塵器之間。

本發明單晶生長系統的集塵系統，其中一項重要的點在於，具有將氧化粉塵運送到滌塵器的運送功能。為著運送該些氧化粉塵，本實施例提供一空氣源，以吹送氣體進入連接於該滌塵器的第五管路。此外，一空氣控制閥連接於所述旋轉泵與所述滌塵器之間，開啟或關閉所述空氣源，以控制空氣進入滌塵器。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的單晶生長系統的集塵系統，藉由吹入隋性氣體於輸出管，粉塵不會沉積於管路的內表面，能自動地移除粉塵或微粒，可節省人力，並且可避免發生潛在的危險。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

參閱圖1所示，本發明的實施例提供一種單晶生長系統的集塵系統，其包括一空氣壓縮機10(air compressor)、一粉塵收集裝置20(dust collecting device)、一旋轉泵30(rotary pump)及一滌塵器40(scrubber)。所述空氣壓縮機10連通於單晶生長系統S的一輸出管P1，其中所述輸出管P1用以排放來自所述單晶生長系統S的未安定粉塵，所述空氣壓縮機10用以安定該些粉塵形成氧化粉塵。粉塵收集裝置20連通於所述輸出管P1以收集氧化後的粉塵。在本實施例中，「粉塵」(dust)是指固體物質的細微顆粒。

在本實施例中，所述空氣壓縮機10是用以提供乾淨的乾燥空氣(CDA)進入所述輸出管P1。空氣壓縮機10具有一水氣分離器以將小水滴從氣體中分離出來。所述水氣分離器連通於所述輸出管P1。本實施例設有一第一閥門V1及第二閥門V2，第一閥門V1連接於所述單晶生長系統S以及所述輸出管P1之間，以控制粉塵的排出；第二閥門V2連通於所述空氣壓縮機10與所述輸出管P1之間。空氣壓縮機10的乾燥空氣不僅用以移除所述輸出管P1中的水氣，並且提供氧氣進入所述輸出管P1以與未安定的粉塵反應，以使所述輸出管P1中的粉塵安定。在一些特定的情況中，粉塵可能是不穩定的，例如粉塵含有磷或可燃的顆粒，倘若達到一危險的密度，可能導致粉塵燃燒（Dust combustion），甚至粉塵***（Dust explosion）。本實施例特別適於處理含有磷的粉塵。首先，藉由提供乾淨的乾燥空氣，透過氧化作用將磷氧化而形成磷氧化物，因此可以避免空氣中的水氣與磷起反應而形成磷酸鹽產物。

在本實施例中，乾淨乾燥空氣的「乾燥」範圍是依據露點溫度及濕氣而定義的，下列表格列出「乾燥」的參考範圍：

表格一

範圍	範圍1	範圍2	範圍3
露點溫度 (℃)	-56.9 to -59.3	-53 to -54.7	-53 to -60
濕氣(g/cm3)	0.0017 to 0.0010	0.0028 to 0.0022	0.0028 to 0.0010

本實施例提供一第一隋性氣源G1，連通於所述輸出管P1以吹入第一惰性氣體進入所述輸出管P1，以推送該些氧化粉塵朝向所述粉塵收集裝置20。本實施例中，所述第一惰性氣體為氮氣或氬氣，然而本發明不限制於此。本實施例中，還包括一第一氣流閥V3連接於所述輸出管P1以控制所述第一惰性氣體的氣流。提供惰性氣體的優點在於，使該些粉塵不沉積於輸出管P1的內表面。

本實施例中，還包括一排放管P2、一管線閥V4、及一節流閥V5，所述排放管P2連接於所述輸出管P1與所述粉塵收集裝置20之間，所述管線閥V4連接於所述輸出管P1與所述粉塵收集裝置20之間，所述節流閥V5連接於所述管線閥V4與所述粉塵收集裝置20之間。管線閥V4的用途在於，當空氣壓縮機10提供乾燥空氣連同氧氣進入所述輸出管P1的時候，用以關閉所述排放管P2。節流閥V5可用以調整所述排放管P2的壓力。

本實施例中，粉塵收集裝置20為一渦旋過濾器(cyclone filter)，渦旋過濾器可用以移除粉塵或顆粒。渦旋過濾器是一種離心分離器，細微顆粒由於其質量，被離心力推動到外圍。進入的空氣自動地被迫採取快速旋轉螺旋運動，稱為「雙渦旋」(double vortex)。雙渦旋運動包括一外圍氣流係向下流動成為一螺旋，一內層氣流向上流動成為一螺旋。在兩道氣流的交換處，空氣由一道氣流到另一道氣流。空氣中的顆粒則被迫到外側邊緣且透過一收集裝置(collection device)而離開分離器(separator)到渦旋過濾器的底部。所述渦旋過濾器(亦即粉塵收集裝置20)具有一收集區21係經過一第四管路P4而連通於滌塵器40。

本實施例中，還包括將一第二隋性氣源G2，提供第二隋性氣體吹入渦旋過濾器(亦即粉塵收集裝置20)的所述收集區21，以收集氧化粉塵。假如一些氧化粉塵未被渦旋過濾器收集到，該些殘留的氧化粉塵可以經過該第四管路P4被滌塵器40所收集。在本實施例中，第二隋性氣體可以是氮氣，但本發明不限制於此。上述本發明的安排可以減少從渦旋過濾器移除該些氧化粉塵的人力，並且可以避免移除粉塵的過程中可能的潛在危險。本實施例中，還包括一第二氣流閥V6、以及一第二停止閥V7，所述第二氣流閥V6連接於所述渦旋過濾器的所述收集區21以控制該第二隋性氣體的氣流，所述第二停止閥V7連接於所述渦旋過濾器(亦即粉塵收集裝置20)的所述收集區21與所述滌塵器40之間。第二停止閥V7可以用控制第四管路P4的開啟或關閉。

旋轉泵30連通於所述粉塵收集裝置20。旋轉泵30可以是一排量式泵(positive displacement pump)，排量式泵浦的原理是將工作流體加以包覆進而輸送至出口，也就是利用驅動器之扭力強制將工作流體壓送至高壓區。本實施例的驅動器可以是轉子型態，例如齒輪式、輪葉式，利用齒輪以推動流體沿著齒輪軸心方向往前，旋轉泵30或稱為旋轉式泵浦。

本實施例中，利用一第三管路P3連接於旋轉泵30於粉塵收集裝置20之間。換句話說，粉塵收集裝置20的一出口連接於旋轉泵30的一入口。旋轉泵30的一出口連接於滌塵器40。本實施例中，利用一第五管路P5連接所述旋轉泵30於滌塵器40。滌塵器40連通於所述旋轉泵30，所述旋轉泵30運送殘餘的該些氧化粉塵朝向所述滌塵器40。本發明的其中一項特徵在於，旋轉泵30較佳可以是乾式旋轉泵。此外，還包括一第三隋性氣源G3，提供第三隋性氣體吹向所述旋轉泵30，以清潔所述旋轉泵30的轉子32。在本實施例中，第三隋性氣體可以是氮氣，但本發明並不限制於此。藉由此種安排，本發明能自動地清潔所述旋轉泵30的轉子32，而不需要額外的人力。

為著控制第三隋性氣體的氣流，本實施例還包括一第三停止閥V8以及一第三氣流閥V9，所述第三停止閥V8連接於所述渦旋過濾器(亦即粉塵收集裝置20)與所述旋轉泵30之間，所述第三氣流閥V9連接於所述第三停止閥V8與所述旋轉泵30之間以控制所述第三隋性氣體的氣流。

本發明單晶生長系統的集塵系統，其中一項重要的點在於，具有將氧化粉塵運送到滌塵器40的運送功能。為著運送該些氧化粉塵，本發明的集塵系統需要一空氣進入點，其位於第五管路P5的末端且朝向滌塵器40。具體的說，本實施例提供一空氣源G4，以吹送氣體進入連接於滌塵器40的第五管路P5。此外，可利用一空氣控制閥V92連接於所述旋轉泵30與所述滌塵器40之間，開啟或關閉所述空氣源G4，以控制空氣進入滌塵器40。補充說明，空氣源G4也可以由隋性氣體源所取代。

滌塵器40連通於所述旋轉泵30。舉例來說，滌塵器40可以是一般利用液體的濕式滌塵塔，或粉塵收集器。滌塵器中的液體，通常是水，進入接觸含有粉塵的氣流，以凝聚粉塵。本實施例中，所述滌塵器40具有一鼓風機50及一排洩閥V10，鼓風機50用以產生運送粉塵的力量。所述排洩閥V10連接於滌塵器40的出口，用以控制排出該些收集的氧化粉塵。

本發明還提供一種收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，依據上述單晶生長系統的集塵系統，包括至少下列步驟：

首先，提供乾燥空氣及氧氣進入上述連通於單晶生長系統的輸出管P1。第一步驟為，移除所述輸出管P1內的水氣，然後，第二步驟，所述氧氣與所述輸出管P1內的未安定粉塵反應以形成氧化粉塵，以安定位於所述輸出管P1內的該些粉塵，其中所述輸出管P1用以排出來自所述單晶生長系統之未安定粉塵。第三步驟，吹入第一惰性氣體進入所述輸出管P1，以推送該些氧化粉塵朝向粉塵收集裝置20。第四步驟，藉由所述粉塵收集裝置20，收集該些氧化粉塵。最後，利用所述旋轉泵30以向後運送殘餘的該些氧化粉塵。

較佳的，提供第二隋性氣體吹入所述渦旋過濾器(亦即粉塵收集裝置20)的收集區21，以推動氧化粉塵至滌塵器40。此外，還可以提供第三隋性氣體吹向所述旋轉泵30，以清潔所述旋轉泵30的轉子32。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

S:單晶生長系統 P1:輸出管 P2:排放管 P3:第三管路 P4:第四管路 P5:第五管路 G1:第一隋性氣源 G2:第二隋性氣源 G3:第三隋性氣源 V1:第一閥門 V2:第二閥門 V3:第一氣流閥 V4:管線閥 V5:節流閥 V6:第二氣流閥 V7:第二停止閥 V8:第三停止閥 V9:第三氣流閥 V92:空氣控制閥 V10:排洩閥 G4:空氣源 10:空氣壓縮機 20:粉塵收集裝置 21:收集區 30:旋轉泵 32:轉子 40:滌塵器 50:鼓風機

圖1為本發明單晶生長系統的集塵系統的示意圖。

S:單晶生長系統

P1:輸出管

P2:排放管

P3:第三管路

P4:第四管路

P5:第五管路

G1:第一隋性氣源

G2:第二隋性氣源

G3:第三隋性氣源

V1:第一閥門

V2:第二閥門

V3:第一氣流閥

V4:管線閥

V5:節流閥

V6:第二氣流閥

V7:第二停止閥

V8:第三停止閥

V9:第三氣流閥

V92:空氣控制閥

V10:排洩閥

G4:空氣源

10:空氣壓縮機

20:粉塵收集裝置

21:收集區

30:旋轉泵

32:轉子

40:滌塵器

50:鼓風機

Claims

一種收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，包括至少下列步驟：提供乾燥空氣及氧氣進入一連通於單晶生長系統的輸出管，所述氧氣與未安定粉塵反應以形成氧化粉塵，以安定位於所述輸出管內的該些粉塵，其中所述輸出管用以排出來自所述單晶生長系統之未安定粉塵；吹入第一惰性氣體進入所述輸出管，以推送該些氧化粉塵朝向一粉塵收集裝置；藉由所述粉塵收集裝置，收集該些氧化粉塵；以及提供一旋轉泵以向後運送殘餘的該些氧化粉塵。
如請求項1所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，進一步提供一空氣壓縮機、一第一閥門及一第二閥門，所述空氣壓縮機具有一水氣分離器，所述水氣分離器連通於所述輸出管以提供乾淨的乾燥空氣進入所述輸出管；所述第一閥門連接於所述單晶生長系統以及所述輸出管之間；所述第二閥門連通於所述空氣壓縮機與所述輸出管之間。
如請求項1所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，其中所述第一惰性氣體為氮氣，一第一氣流閥連接於所述輸出管以控制所述第一惰性氣體的氣流。
如請求項1所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，還包括一排放管、一管線閥、及一節流閥，所述排放管連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述管線閥連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述節流閥連接於所述管線閥與所述粉塵收集裝置之間。
如請求項1所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，其中所述粉塵收集裝置為一渦旋過濾器，所述渦旋過濾器具有一收集區係連通於一滌塵器；並且還包括將一第二隋性氣體吹入所述渦旋過濾器的所述收集區。
如請求項5所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，還包括一第二氣流閥、以及一第二停止閥，所述第二氣流閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區以控制該第二隋性氣體的氣流，所述第二停止閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區與所述滌塵器之間。
如請求項5所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，還包括將第三隋性氣體吹向所述旋轉泵的步驟，以清潔所述旋轉泵的轉子。
如請求項7所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，還包括一第三停止閥以及一第三氣流閥，所述第三停止閥連接於所述渦旋過濾器與所述旋轉泵之間，所述第三氣流閥連接於所述第三停止閥以及所述旋轉泵之間以控制所述第三隋性氣體的氣流。
如請求項1所述的收集來自單晶生長系統之粉塵的方法，其中所述滌塵器具有一鼓風機及一排洩閥，所述排洩閥用以控制排出該些收集的氧化粉塵。
一種單晶生長系統的集塵系統，包括：一空氣壓縮機，連通於一單晶生長系統的一輸出管，其中所述輸出管用以排放來自所述單晶生長系統的未安定粉塵，所述空氣壓縮機用以安定該些粉塵形成氧化粉塵；一粉塵收集裝置，連通於所述輸出管以收集該些氧化粉塵；一第一隋性氣源，連通於所述輸出管以吹入第一惰性氣體進入所述輸出管，以推送該些氧化粉塵朝向所述粉塵收集裝置；一旋轉泵，連通於所述粉塵收集裝置；及一滌塵器，連通於所述旋轉泵，其中所述旋轉泵運送殘餘的該些氧化粉塵至所述滌塵器。
如請求項10所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一第一閥門、及一第二閥門，其中所述空氣壓縮機提供乾淨的乾燥空氣進入所述輸出管，所述第一閥門連接於所述單晶生長系統與所述輸出管之間，所述第二閥門連接於所述空氣壓縮機與所述輸出管之間。
如請求項10所述的單晶生長系統的集塵系統，其中所述第一惰性氣體為氮氣，一第一氣流閥連接於所述輸出管以控制所述第一惰性氣體的氣流。
如請求項10所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一排放管、一管線閥、及一節流閥，所述排放管連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述管線閥連接於所述輸出管與所述粉塵收集裝置之間，所述節流閥連接於所述管線閥與所述粉塵收集裝置之間。
如請求項10所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一第二隋性氣源，其中所述粉塵收集裝置為一渦旋過濾器，所述渦旋過濾器具有一收集區係連通於一滌塵器；所述第二隋性氣源連接於所述渦旋過濾器的所述收集區，並提供第二隋性氣體以推送該些收集的氧化粉塵至所述滌塵器。
如請求項14所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一第二氣流閥、以及一第二停止閥，所述第二氣流閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區以控制該第二隋性氣體的氣流，所述第二停止閥連接於所述渦旋過濾器的所述收集區與所述滌塵器之間。
如請求項15所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一第三隋性氣源，以將第三隋性氣體吹向所述旋轉泵，以清潔所述旋轉泵的轉子。
如請求項16所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一第三停止閥以及一第三氣流閥，所述第三停止閥連接於所述渦旋過濾器與所述旋轉泵之間，所述第三氣流閥連接於所述第三停止閥與所述旋轉泵之間以控制所述第三隋性氣體的氣流。
如請求項17所述的單晶生長系統的集塵系統，還包括一空氣源以及一空氣控制閥，所述空氣源提供一空氣至連接於所述滌塵器的管路，所述空氣控制閥連接於所述旋轉泵與所述滌塵器之間。